DE19840161A1 - Antriebsvorrichtung und Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils - Google Patents
Antriebsvorrichtung und Verfahren zum Verstellen eines FahrzeugteilsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils zwischen mindestens zwei Stellungen sowie eine Antriebsvorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens. Das Fahrzeugteil wird dabei von einem Elektromotor (10) angetrieben, ein Pulssignal wird entsprechend der Drehbewegung des Elektromotors (10) erzeugt und einer Steuereinheit (24) zum Steuern des Elektromotors (10) zugeführt, in welcher zu bestimmten Zeitpunkten aus dem Pulssignal ein Wert für die aktuelle Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil bestimmt wird. Dieser Wert wird als ein Kriterium bei der Entscheidung verwendet, ob der Elektromotor (10) abgeschaltet bzw. reversiert wird oder nicht. Vor dem Anschluß des Elektromotors (10) an das Fahrzeugteil werden an dem Elektromotor (10) Messungen zur Ermittlung der individuellen Motorkennlinie vorgenommen, wobei die so ermittelten Meßwerte bei der Bestimmung des Werts der Krafteinwirkung verwendet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils zwischen mindestens
zwei Stellungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Antriebsvorrichtung für
ein zwischen mindestens zwei Stellungen verstellbares Fahrzeugteil gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 13.
Aus der DE 43 21 264 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße
Antriebsvorrichtung bekannt, wobei ein Elektromotor eine Kfz-Fensterscheibe antreibt.
Mittels zweier um 90 Grad versetzter Hall-Sensoren, die mit einem auf der Motorwelle
angeordneten Magneten zusammenwirken, wird ein Signal erzeugt, aus welchem die
momentane Periodendauer der Motordrehung und damit die momentane Drehzahl des Motors
zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein solches Signal an einer Steuereinheit zum Steuern des Motors
eingeht, bestimmt wird. Sobald die momentane Drehzahländerung, die sich aus der Differenz
zweier aufeinanderfolgender Drehzahl-Meßwerte ergibt, einen vorgegebenen Schwellwert
übersteigt, wird der Motor reversiert, um einen eventuell eingeklemmten Gegenstand
freizugeben.
Aus der DE 195 11 581 A1 ist eine ähnliche Antriebsvorrichtung bekannt, bei welcher jedoch
der Schwellwert positionsabhängig variabel gewählt ist, wobei in einem Speicher für
bestimmte Positionen des Verstellwegs die in einem früheren Lauf erfaßte
Geschwindigkeitsänderung zwischen zwei benachbarten Positionen gespeichert ist, um daraus
in Abhängigkeit von der letzten aktuell erfaßten Position und Geschwindkeit den
Abschaltschwellwert für die Geschwindigkeit jeweils positionsabhängig zu berechnen.
Aus der DE-OS 29 26 938 ist bekannt, bei einem Schiebedachantrieb in gleichbleibenden
zeitlichen Abständen die Motordrehzahl zu erfassen, die Differenzen aufeinander folgender
Werte zu bilden, diese Differenzen aufzuaddieren, wenn sie größer als ein vorbestimmter
Schwellwert sind, und ein Abschalten oder Reversieren des Motors auszulösen, sobald die
aufaddierte Summe einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Aus der DE 43 12 865 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kfz-Fenster bekannt, welche
die Motordrehzahl mittels zweier Hall-Detektoren erfaßt und bei Überschreiten eines
Schwellwerts für die relative Änderung der Drehzahl den Motor reversiert. Dabei wird der
Schwellwert in Abhängigkeit von der erfaßten Motorspannung und der durch einen
Temperatursensor am Motor ermittelten Umgebungstemperatur ständig neu berechnet. Dabei
werden auch die Stand/Betriebszeiten des Motors berücksichtigt, um von der Motortemperatur
auf die Umgebungstemperatur schließen zu können.
Aus der DE 196 18 219 A1 ist bekannt, bei einem Schiebedachantrieb die Drehzahlschwelle
bzw. die Drehzahländerungsschwelle des Motors, ab welcher ein Reversieren des Motors
erfolgt, aus den positionsabhängigen Drehzahldaten eines vorher erfolgten Referenzlaufs
abhängig von der Position des Deckels zu ermitteln.
Nachteilig bei diesen gattungsgemäßen die Drehzahl erfassenden Systemen ist, daß bedingt
durch die individuellen Schwankungen der Kennlinien der verwendeten Motoren auch die
Zuordnung von gemessener Motordrehzahl zum entsprechenden Motordrehmoment, d. h. der
entsprechenden Krafteinwirkung auf das verstellbare Fahrzeugteil, diesen zufälligen
Schwankungen unterworfen ist, was Ungenauigkeiten bei der Erfassung eines Einklemmfalls
zur Folge hat.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für ein zwischen
mindestens zwei Stellungen bewegliches Fahrzeugteil sowie ein Verfahren zum Verstellen
eines beweglichen Fahrzeugteils zwischen mindestens zwei Stellungen zu schaffen, mittels
denen eine bessere Genauigkeit bei der Erfassung eines Einklemmfalls erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie
eine Antriebsvorrichtung gemäß Anspruch 13.
Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhaft, daß Schwankungen der individuellen
Motorkennlinie des verwendeten Elektromotors kompensiert werden können, so daß eine
genauere Ermittlung des Motordrehmoments und damit der Krafteinwirkung auf das
verstellbare Fahrzeugteil ermöglicht wird, wodurch die Genauigkeit der Erfassung eines
Einklemmfalls verbessert werden kann.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung wird der Zeitpunkt des Eingangs eines jeden
Pulssignals an der Steuereinheit erfaßt, aus mindestens einem Teil dieser bisher gemessenen
Zeitpunkte wird jeweils ein Wert für die Änderung der Motordrehzahl bestimmt und aus
jedem Drehzahländerungswert wird durch Multiplikation mit einem Proportionalitätsfaktor
ein Kraftänderungswert berechnet, der bei der Bestimmung des Werts für die momentane
Krafteinwirkung auf das bewegliche Fahrzeugteil verwendet wird.
Dieser Proportionalitätsfaktor wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Motorkennlinie
gewählt.
Vorzugsweise wird die Motorkennlinie vor Inbetriebnahme ohne angetriebenes Fahrzeugteil
für mindestens eine Motorspannung ermittelt, wobei bei fester Motorspannung vorzugsweise
zwei Wertepaare von Drehzahl und Drehmoment gemessen werden.
Ferner ist der Proportionalitätsfaktor vorzugsweise auch in Abhängigkeit von der
Motortemperatur gewählt, wobei die Motortemperatur vorzugsweise dadurch abgeschätzt
wird, daß die Umgebungstemperatur und die Betriebsdauer des Motors erfaßt wird.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden sind zwei Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs der Periodendauer
der Motordrehung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Bestimmung eines Einklemmfalls, und
Fig. 4 schematisch ein Fahrzeugdach zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß Fig. 3.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 treibt ein Gleichstrommotor ausgebildeter Elektromotor 10 über
eine Welle 12 ein Zahnritzel 14 an, welches mit zwei zug- und drucksteif geführten
Antriebskabeln 16 im Eingriff steht. Zwischen dem Elektromotor 10 und dem Ritzel 14 liegt
optional noch ein nicht dargestelltes Schneckengetriebe. Die beweglichen Deckel 54 von
Fahrzeug-Schiebedächern, heute überwiegend als Schiebe-Hebe-Dächer oder Spoilerdächer
ausgeführt, werden meistens mittels solcher Antriebskabel 16 angetrieben. Die Fensterheber
einer Kfz-Tür wirken oft über eine Seiltrommel und ein glattes Seil auf das bewegbare Teil,
d. h. die Scheibe. Für die folgende Betrachtung ist es gleichgültig, wie die Krafteinleitung auf
das bewegliche Fahrzeugteil erfolgt. Bevorzugt wird der Deckel 54 eines Schiebe-Hebe-
Daches angetrieben, der jedoch wegen der besseren Übersichtlichkeit nur in Fig. 4 dargestellt
ist.
Auf der Welle 12 ist ein Magnetrad 18 mit wenigstens einem Süd- und einem Nordpol
drehfest angebracht. Selbstverständlich können auch mehrere, beispielsweise je vier Nord- und
Südpole am Magnetrad 18 angeordnet sein, wodurch die Periodendauer der Signale
entsprechend verkürzt wird. In Umfangsrichtung um etwa 90 Grad versetzt sind nahe des
Magnetrads 18 zwei Hall-Sensoren 20, 22 angeordnet, die jeweils bei jedem Durchgang des
Nord- bzw. Südpols des Magnetrads 18 ein Impulssignal an eine mit einem Mikroprozessor
36 und einem Speicher 38 versehene Steuereinheit 24 abgeben, die somit etwa bei jeder
Viertelumdrehung der Welle 12 ein Signal empfängt. Die Periodendauer ergibt sich jeweils
aus dem Abstand zweier aufeinanderfolgender Signale an demselben Sensor 20 bzw. 22, die
im Abstand einer vollen Umdrehung der Welle 12 eingehen. Wegen der 90 Grad-Anordnung
der beiden Sensoren 20, 22 wird die Periodendauer abwechselnd aus der zeitlichen Differenz
der beiden letzten Signale an dem Sensors 20 bzw. 22 berechnet, so daß jede
Viertelumdrehung ein neuer Wert der Periodendauer zur Verfügung steht. Durch diese Art der
Bestimmung der Periodendauer wirken sich Abweichungen von der exakten 90 Grad-
Geometrie der Sensoranordnung nicht auf die Periodendauer aus, wie dies bei einer
Bestimmung der Periodendauer aus der Zeitdifferenz zwischen dem letzten Signal des einen
Sensors und des anderen Sensors der Fall wäre.
Aufgrund der Phasenverschiebung der Signale der beiden Sensoren 20, 22 kann auch die
Drehrichtung bestimmt werden. Zusätzlich kann aus den Signalen der Hall-Sensoren 20, 22
auch die aktuelle Position des Deckels 54 ermittelt werden, indem diese Signale einem der
Steuereinheit 24 zugeordneten Zähler 40 zugeführt werden.
Die Drehrichtung des des Elektromotors 10 kann von der Steuereinheit 24 über zwei Relais
26, 28 mit Umschaltkontakten 30, 32 gesteuert werden. Die Drehzahl des Motors 10 wird
durch Pulsbreitenmodulation über einen von der Steuereinheit 24 angesteuerten Transistor 34
gesteuert werden.
Aus dem Zeitpunkt des Signaleingangs von den Hall-Sensoren 20 bzw. 22 bestimmt der
Mikroprozessor 36 die momentane Periodendauer der Umdrehung der Welle 12 und somit
auch des Elektromotors 10. Somit steht etwa zu jeder Viertelumdrehung der Welle 12 ein
Meßwert für die Periodendauer zur Verfügung. Um auch zwischen diesen Zeitpunkten einen
Einklemmschutz zu gewährleisten, werden ständig in einem festen Zeitraster, z. B. nach
jeweils 1 ms, Schätzwerte für die Periodendauer aus vorangegangenen Meßwerten der
Periodendauer extrapoliert, beispielsweise nach folgender Formel:
T*[k] = T[i] + k.(a1.T[i-1] + a2.T[i-2] + a3.T[i-3]) (1)
wobei a1, a2, a3 Parameter sind, i ein Index ist, der bei jedem Signaleingang, d. h. bei jeder
Viertelperiode, inkrementiert wird, und k der Laufindex des festen Zeitrasters ist, der bei
jedem neuen Meßwert für die Periodendauer auf Null rückgesetzt wird. Statt der letzten vier
Meßwerte können je nach Anforderung auch mehr oder weniger Meßwerte berücksichtigt
werden, z. B. nur die letzten beiden.
Die Parameter a1, a2, a3 modellieren das Gesamtsystem der Antriebsvorrichtung, d. h. Motor
10, Kraftübertragungskomponenten und Deckel, und sind durch die Federsteifigkeiten,
Dämpfungen und Reibungen des Gesamtsystems bestimmt. Daraus ergibt sich eine
Bandpaßwirkung mit der Eigenschaft, daß spektrale Anteile des Periodenzeitverlaufs, die von
Vibrationen herrühren, schwächer bewertet werden als solche, die von einem Einklemmfall
herrühren. Fig. 2 zeigt schematisch einen beispielhaften zeitlichen Verlauf der gemessenen
Periodendauern T und der daraus abgeschätzten Periodendauern T*. Die gestrichelte Kurve
stellt den wahren Verlauf der Periodendauer dar.
Aus den so bestimmten Schätzwerten für die Periodendauer wird dann die Drehzahländerung
zum Zeitpunkt [k], bezogen auf den vorhergehenden Zeitpunkt [k-1], abgeschätzt, wobei ein
Motorspannungsfilter und ein Wegprofilfilter verwendet werden, um Einflüsse der
Motorspannung und der Position, an welcher sich das bewegliche Fahrzeugteil, d. h. der
Deckel, gerade befindet, auf die Motordrehzahl zu eliminieren, wobei folgende Formel
verwendet wird:
ΔN*[k] = (T*[k] - T*[k-1])/(T*[k])2 - Vu(Um[k]) - Vr(x[k]) (2)
wobei Um[k] die Motorspannung zum Zeitpunkt [k] ist, Vu ein Motorspannungsfilter ist,
welches die Abhängigkeit der Drehzahl von der von der Steuereinheit 24 erfaßten
Motorspannung nachbildet, x[k] die Position des Deckels zum Zeitpunkt [k] ist und Vr ein
Wegprofilfilter ist, das die Abhängigkeit der Motordrehzahl von der Position des Deckels
nachbildet.
Das Motorspannungsfilter Vu bildet das dynamische Verhalten des Motors bei
Spannungsänderungen nach. Vorzugsweise ist das Motorspannungsfilter Vu als Tiefpaß
ausgebildet, dessen Zeitkonstante gleich der Motorzeitkonstante ist. Die Zeitkonstante ist
abhängig von dem Betriebsfall, d. h. vom Öffnen oder Schließen des Deckels 54 in Schiebe- oder
Absenkrichtung, und von der Größe der Spannungsänderung.
Das Wegprofilfilter Vr wird durch einen Lernlauf nach Einbau der Antriebsvorrichtung in das
Fahrzeug automatisch ermittelt. Dabei ist während der Lebensdauer des Systems auch eine
mehrfache Adaption an geänderte Betriebsbedingungen - z. B. durch Verschleiß - in
bestimmten Intervallen möglich. Statt eines einzelnen Lernlaufs können auch aus mehreren
(beispielsweise 50) Lernläufen ermittelte statistische Mittelwerte zur Datengewinnung für das
Wegprofilfilter verwendet werden. Die Position des Deckels 54 wird, wie oben erwähnt, aus
den mittels des Zählers 40 aufsummierten Impulssignalen der Hall-Sensoren 20, 22 bestimmt.
Die Entscheidung, ob ein Einklemmfall vorliegt oder nicht, erfolgt anhand der folgenden
Formel:
Σ(Vf.ΔN*[k]) = Σ(ΔF[k]) < Fmax (3).
Die abgeschätzten Drehzahländerungen ΔN*[k] werden mit einer festgesetzten zeitlich
konstanten Untergrenze verglichen. Sobald sie diese Untergrenze übersteigen, werden sie
jeweils mit einem Proportionalitätsfaktor Vf multipliziert, der die Steilheit der Motorkennlinie
des Elektromotors 10 (Drehmoment über Drehzahl) wiedergibt. Die Steilheit ist bei konstanter
Motorspannung und Motortemperatur in etwa konstant, ist jedoch für jeden Elektromotor 10
individuell verschieden. Um diese Einflüsse zu eliminieren, wird einerseits durch einen
Temperaturfühler die Umgebungstemperatur erfaßt und die Motortemperatur über die
Erfassung der Betriebsdauer genähert (statt der Umgebungstemperatur kann auch die
Motortemperatur durch einen Temperatursensor am Elektromotor 10 direkt erfaßt werden).
Andererseits werden bei jedem Elektromotor 10 vor dem Anschließen an den Deckel 54 im
Rahmen der Fertigungsendprüfung bei konstanter Motorspannung zwei Wertepaare für
Drehzahl und Drehmoment ermittelt und in dem Speicher 38 abgespeichert. Aus diesen
Meßwerten wird die Steigung der Motorkennlinie ermittelt, woraus der Proportionalitätsfaktor
Vf berechnet wird.
Das Produkt aus ΔN*[k] und Vf entspricht der Änderung ΔF[k] der Krafteinwirkung auf die
Verschiebebewegung des Deckels 54 zum Zeitpunkt [k], bezogen auf den Zeitpunkt [k-1].
Die ΔF[k]- Werte werden aufsummiert, solange die ΔN*[k]-Werte über der festgesetzten
Untergrenze liegen. Sobald zwei aufeinanderfolgende ΔN*[k]-Werte wieder darunter liegen,
wird die Summe auf Null gesetzt. Falls ein ΔN*[k]-Wert eine festgesetzte Obergrenze
übersteigt, geht an Stelle dieses ΔN*[k] nur der Wert der Obergrenze in die Summe ein. Dies
dient dazu, Einflüsse von Vibrationen, die zu kurzzeitigen periodischen Spitzen der
Drehzahländerung führen, auf das Erkennen eines Einklemmfalles möglichst zu eliminieren.
Diese Obergrenze kann im einfachsten Fall konstant gewählt werden. Um die Genauigkeit der
Auslösung zu erhöhen, kann jedoch die Obergrenze auch in Abhängigkeit von der aktuell
ermittelten Drehzahländerung zeitlich variabel gewählt werden, z. B. in der Form, daß die
Obergrenze mit ansteigender aktueller Drehzahländerung angehoben wird.
Sobald die Summe der ΔF[k] eine maximal zulässige Klemmkraft Fmax übersteigt, löst die
Steuereinheit 24 durch Ansteuerung der Relais 26, 28 über die Schalter 30, 32 ein Reversieren
des Elektromotors 10 aus, um einen eingeklemmten Gegenstand oder ein eingeklemmtes
Körperteil sofort wieder frei zu geben.
Somit ist der Einklemmschutz durch das beschriebene Extrapolieren der Periodendauern auch
zwischen zwei Meßwerten der Periodendauer jeweils zu festen Zeitpunkten aktiv, wodurch
ein Einklemmfall früher, d. h. noch bei geringerer Einklemmkraft, erkannt werden kann, was
Verletzungen oder Beschädigungen besser vorbeugt und dadurch die Sicherheit der
Antriebsvorrichtung erhöht.
Um die Fehlauslösungswahrscheinlichkeit beim Auftreten von Rüttelkräften weiter zu
verringern, kann eine spektrale Analyse der innerhalb eines bestimmten Zeitfensters bis zum
Analysezeitpunkt ermittelten Drehzahländerungen vorgenommen werden. Bei Auftreten
bestimmter spektraler Charakteristika, insbesondere bei Auftreten eines deutlich ausgeprägten
Peaks, der nicht in dem für Einklemmfälle typischen Spektralbereich liegt, wird ein Auslösen
verhindert, auch wenn die Schwelle Fmax überschritten wird.
In Fig. 3 ist schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der
wesentliche Unterschied zur oben beschrieben ersten Ausführungsform besteht darin, daß
parallel und unabhängig zu einer erfindungsgemäßen Extrapolation der gemessenen
Periodendauern zu bestimmten Zeitpunkten und der Bestimmung von Schätzwerten für die
Krafteinwirkung auf das verstellbare Fahrzeugteil in einer ersten Berechnung 50 eine zweite
Berechnung 52 mit einem eigenen Parametersatz und einer anderen Abtastrate durchgeführt
wird, die ebenfalls einen Wert für die momentane Krafteinwirkung liefert. Für die
Entscheidung, ob der Motor abgeschaltet bzw. reversiert werden soll, werden die Ergebnisse
beider Berechnungen berücksichtigt. Dies ergibt sich aus folgenden Überlegungen:
Die Steifigkeit des Gesamtsystems setzt sich aus den Steifigkeiten der Schiebe-Hebe- Dachmechanik, des eingeklemmten Körpers sowie der Fahrzeugkarosserie zusammen.
Die Steifigkeit des Gesamtsystems setzt sich aus den Steifigkeiten der Schiebe-Hebe- Dachmechanik, des eingeklemmten Körpers sowie der Fahrzeugkarosserie zusammen.
Einerseits hängt die Steifigkeit des eingeklemmten Körpers von der Art des Körpers ab.
Andererseits ist die Steifigkeit der Karosserie stark von dem Ort abhängig, an dem der Körper
eingeklemmt wird. Dies gilt insbesondere bei der Absenkbewegung eines Deckels 54 aus
einer Ausstellposition, siehe Fig. 4. Wird dabei ein Körper 56 im Bereich der Dachmitte
eingeklemmt (in Fig. 4 mit 58 angedeutet), so ist das Gesamtsystem aufgrund der möglichen
Durchbiegung der Deckelhinterkante wesentlich weicher als bei einem Einklemmen im
Randbereich (in Fig. 4 mit 60 angedeutet).
Mit Abtastrate ist im folgenden der Abstand der Zeitpunkte gemeint, zu welchen ein Wert für
die momentane Krafteinwirkung bestimmt wird. Wenn das System mit einer einzigen festen
Abtastrate arbeitet, können der Parametersatz der Berechnung, insbesondere die Schwell- bzw.
Grenzwerte, und die gewählte Abtastrate nur für eine einzige Steifigkeit des
Gesamtsystems optimiert werden, wobei jedoch in der Praxis je nach Art und Stelle des
eingeklemmten Körpers unterschiedliche Steifigkeiten des Gesamtsystems maßgeblich sein
können.
Durch das Durchführen einer zweiten parallelen Berechnung 52 ist es möglich, durch
entsprechende Wahl der Berechnungsparameter und der der Berechnung zugrunde liegenden
Abtastrate, d. h. der Wahl der Zeitpunkte, zu welchen ein neuer Wert der momentanen
Krafteinwirkung berechnet wird, diese zweite Berechnung 52 für eine andere Steifigkeit zu
optimieren.
Die zweite Berechnung 52 ist vorzugsweise für die Erfassung langsamer
Krafteinwirkungsänderungen, d. h. kleiner Steifigkeiten, optimiert, während die erste
Berechnung 50 für die Erfassung schneller Krafteinwirkungsänderungen, d. h. großer
Steifigkeiten, optimiert ist.
In der Regel ist es bei der zweiten Berechnung 52 nicht erforderlich, eine Extrapolation von
Meßwerten der Periodendauer durchzuführen, sondern es wird, je nach relevanten
Steifigkeitsbereich, allenfalls nach Eingang eines neuen Meßwerts bzw. nur nach jedem n-ten
Eingang eines Meßwerts eine Berechnung 52 eines neuen Werts der momentanen
Krafteinwirkung vorgenommen. Grundsätzlich kann jedoch, falls erforderlich, auch die zweite
Berechnung 52 einen Extrapolationsalgorithmus verwenden, wobei die
Extrapolationszeitpunkte im einem größeren Abstand als bei der ersten Berechnung 50
gewählt sind.
Gemäß Fig. 3 wird in einer Drehzahlerfassungsstufe 62 aus den Eingangsgrößen
Periodendauer T, Motorspannung, Deckelposition x sowie Motortemperatur gemäß den
obigen Formeln (1) und (2) mit der ersten (höheren) Abtastrate, d. h. zu den Meßzeitpunkten
[i] und den Extrapolationszeitpunkten [k], die aktuelle Drehzahländerung ΔN* bzw. die
aktuelle Drehzahl N* (diese ergibt sich aus N*[k] = 1/T*[k] - Vu(Um[k]) - Vr(x[k]; statt [k]
kann auch [i] stehen) bestimmt. Ferner wird die Motortemperatur bei der
Drehzahlbestimmung bei der Umrechnung von Drehzahländerung in Kraftänderung gemäß
Formel (3) berücksichtigt. Die erste Abtastrate ist so gewählt, daß sie für die Erfassung von
Einklemmfällen mit den höchsten zu erwartenden Systemsteifigkeiten optimal ist. Die
Drehzahlerfassungsstufe 62 wird von der ersten Berechnung 50 und der zweiten Berechnung
52 gemeinsam verwendet.
In der ersten Berechnung 50 wird aus der Drehzahländerung ΔN* mittels der Formel (3) in der
oben beschriebenen Weise unter Verwendung eines ersten Werts für die festgesetzte
Untergrenze, eines ersten Werts für die festgesetzte Obergrenze sowie eines ersten Werts für
den Schwellwert Fmax zu den durch die erste Abtastrate festgelegten Zeitpunkten, d. h. den
Extrapolationszeitpunkten [k], festgestellt, ob die momentane Krafteinwirkung diesen ersten
Schwellwert Fmax überschreitet. Die Werte dieses ersten Parametersatzes sind für die
Erfassung von Einklemmfällen mit der größten zu erwartenden Systemsteifigkeit optimiert.
In der zweiten Berechnung 52 wird die Abtastrate so gewählt, daß sie für die Erfassung von
Einklemmfällen mit den niedrigsten zu erwartenden Systemsteifigkeiten optimal ist. Diese
zweite Abtastrate kann z. B. so gewählt werden, daß nur jeder vierte Meßwert der
Periodendauer T berücksichtigt werden soll. In diesem Fall wird die zweite Berechnung nur
bei jedem vierten Signaleingang von den Hall-Sensoren 20, 22 durchgeführt, d. h. es wird nur
jede vierte von der Stufe 62 ermittelte Drehzahl N[i], die auf eine gemessene Periodendauer T
zurückgeht in der in Fig. 4 mit 66 angedeuteten Abtaststufe berücksichtigt (in Fig. 4 mit 66
angedeutet), die auf eine gemessene Periodendauer T zurückgeht. Die aus extrapolierten
Periodendauern T* ermittelten Drehzahlen N*[k] werden natürlich ohnehin nicht
berücksichtigt. Die zweite Berechnung 52 wird also nur zu jedem vierten Zeitpunkt [i]
ausgeführt.
Zunächst wird dabei die Drehzahländerung ΔN[i] gegenüber dem letzten Meßwert bestimmt.
Dann wird in analoger Weise mittels der Formel (3) unter Verwendung eines zweiten Werts
für die festgesetzte Untergrenze, eines zweiten Werts für die festgesetzte Obergrenze sowie
eines zweiten Werts für den Schwellwert Fmax festgestellt, ob die momentane
Krafteinwirkung diesen zweiten Schwellwert Fmax überschreitet. Die Werte dieses zweiten
Parametersatzes sind für die Erfassung von Einklemmfällen mit der kleinsten zu erwartenden
Systemsteifigkeit optimiert.
Für die Entscheidung, ob ein Einklemmfall vorliegt, d. h. der Motor abgeschaltet bzw.
reversiert werden soll, werden die Ergebnisse der ersten und der zweiten Berechnung in einer
Logikstufe 64 miteinander logisch verknüpft. Im einfachsten Fall ist das eine ODER-
Verknüpfung. In diesem Fall wird also der Motor abgeschaltet bzw. reversiert, wenn eine der
beiden Berechnungen einen Einklemmfall erfaßt hat. Die Entscheidung wird zu jedem
Zeitpunkt, zu dem die erste Berechnung 50 ein neues Ergebnis liefert, vorgenommen. Da
wesentlich seltener neue Ergebnisse der zweiten Berechnung 52 vorliegen, wird immer das
letzte Ergebnis der zweiten Berechnung 52 der Logikstufe 64 zugeführt.
Durch die Verknüpfung der Ergebnisse der beiden Berechnungen 52, 54 können sowohl
schnelle als auch langsame Krafteinwirkungsänderungen optimal erfaßt werden.
10
Elektromotor
12
Welle
14
Ritzel
16
Antriebskabel
18
Magnetrad
20
,
22
Hall-Sensoren
24
Steuereinheit
26
,
28
Relais
30
,
32
Umschalter
34
Transistor
36
Mikroprozessor
38
Speicher
40
Zähler
50
erste Berechnung
52
zweite Berechnung
54
Deckel
56
Einklemmkörper
58
Position in Dachmitte
60
Position im Dachrandbereich
62
Drehzahlerfassungsstufe
64
Logikstufe
66
Abtastungsstufe
Claims (14)
1. Verfahren zum Verstellen eines Fahrzeugteils (54) zwischen mindestens zwei
Stellungen, wobei das Fahrzeugteil (54) von einem Elektromotor (10) angetrieben wird,
ein Pulssignal entsprechend der Drehbewegung des Elektromotors (10) erzeugt wird
und einer Steuereinheit (24) zum Steuern des Elektromotors (10) zugeführt wird, in
welcher zu bestimmten Zeitpunkten aus dem Pulssignal ein Wert für die aktuelle
Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil (54) bestimmt wird, wobei dieser Wert als ein
Kriterium bei der Entscheidung verwendet wird, ob der Elektromotor (10) abgeschaltet
bzw. reversiert wird oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anschluß des
Elektromotors (10) an das Fahrzeugteil (54) an dem Elektromotor (10) Messungen zur
Ermittlung der individuellen Motorkennlinie vorgenommen werden, wobei die so
ermittelten Meßwerte bei der Bestimmung des Werts der Krafteinwirkung verwendet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt des Eingangs
eines jeden Pulssignals an der Steuereinheit (24) erfaßt wird, aus mindestens einem Teil
dieser bisher gemessenen Zeitpunkte jeweils ein Wert (ΔN*[k]) für die Änderung der
Motordrehzahl bestimmt wird und aus jedem Drehzahländerungswert durch
Multiplikation mit einem Proportionalitätsfaktor (Vf) ein Kraftänderungswert (ΔF*[k])
berechnet wird, der bei der Bestimmung des Werts für die momentane Krafteinwirkung
auf das bewegliche Fahrzeugteil verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Proportionalitätsfaktor
(Vf) in Abhängigkeit von der Motorkennlinie gewählt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorkennlinie dadurch
ermittelt wird, daß bei fester Motorspannung zwei Wertepaare von Drehzahl und
Drehmoment gemessen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Proportionalitätsfaktor (Vf) in Abhängigkeit von der Motortemperatur gewählt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motortemperatur dadurch
abgeschätzt wird, daß die Umgebungstemperatur und die Betriebsdauer des Motors (10)
erfaßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraftänderungswerte aufsummiert werden, sobald die abgeschätzte Drehzahländerung
einen unteren Schwellwert übersteigt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die abgeschätzte
Drehzahländerung (ΔN*[k]) einen oberen Schwellwert übersteigt, statt der
abgeschätzten Drehzahländerung nur der obere Schwellwert in die Summation eingeht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Schwellwert in
Abhängigkeit von mindestens einem Teil der zuletzt ermittelten
Drehzahländerungswerte (ΔN*[k]) gewählt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei
Pulssignal-Eingangszeitpunkten zu bestimmten Extrapolationszeitpunkten ([k]) der
Wert für die momentane Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil (54) bestimmt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bei Eingang eines
neuen Pulssignals aus der Differenz zu mindestens einem früheren Pulssignalmeßwert
ein Meßwert der aktuellen Periodendauer (T[i]) der Motordrehung bestimmt wird,
wobei zu jedem Extrapolationszeitpunkt ([k]) ein Schätzwert der aktuellen
Periodendauer (T*[k]) unter Berücksichtigung mindestens einer vorangegangenen
gemessenen Periodendauer (T[i-1], T[i-2], T[i-3]) ermittelt wird und aus den
abgeschätzten Periodendauern der Wert für die Drehzahländerung (ΔN*[k]) bestimmt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) von der
Steuerungseinheit (24) abgeschaltet oder reversiert wird, sobald der Wert der aktuellen
Krafteinwirkung einen vorbestimmten Auslöseschwellwert (Fmax) übersteigt.
13. Antriebsvorrichtung für ein zwischen mindestens zwei Stellungen bewegliches
Fahrzeugteil (54), mit einem Elektromotor (10) zum Antreiben des Fahrzeugteils (54)
und einer Einrichtung (18, 20, 22) zum Erzeugen eines Pulssignals entsprechend der
Drehbewegung des Elektromotors, das einer Steuereinheit (24) zum Steuern des
Elektromotors (10) zugeführt wird, wobei die Steuereinheit (24) so ausgebildet ist, daß
zu bestimmten Zeitpunkten aus dem Pulssignal ein Wert für die aktuelle
Krafteinwirkung auf das Fahrzeugteil (54) bestimmt wird, wobei dieser Wert als ein
Kriterium bei der Entscheidung verwendet wird, ob der Elektromotor (10) abgeschaltet
bzw. reversiert wird oder nicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (24) so
ausgebildet ist, daß vor dem Anschluß des Elektromotors (10) an das Fahrzeugteil (54)
an dem Elektromotor (10) Messungen zur Ermittlung der individuellen Motorkennlinie
vorgenommen werden, wobei die so ermittelten Meßwerte bei der Bestimmung des
Werts der Krafteinwirkung verwendet werden
14. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit
(24) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 12 ausgebildet ist.
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